【技术精华】如何解决缓存击穿？

本篇文章内容包括：

常规思路
潜在问题
缓存击穿
什么是缓存击穿
缓存击穿的原因
缓存击穿的解决方案
使用分布式锁

常规思路

在类似于电商系统中，会存在这样一种情况，比如某个冷门的商品，平时没有多少人去访问，然后公司将这些性价比高的冷门商品进行挖掘出来

然后将这些商品去交给热门的大主播来进行带货，大家看了主播的讲解后觉得东西确实很好，导致一瞬间的流程激增。

又比如某个顶流的明星突然宣布了爆炸性的新闻，比如结婚了、离婚了、劈腿了等等，大家会同一时间去查看类似的新闻，系统的流量同样会激增，前几年微博就是类似在这种情况下宕机了。

在这种情况下，访问数据库时就会造成的数据库的压力过大，很可能会直接将数据库宕机掉

有人说了，这时加个Redis缓存来缓解数据库的压力不就好了吗？既然这样，那就模拟一下写一段伪代码：

java 复制代码

public String getData(String id){
    RedisTemplate<String,String> redisTemplate = redisCache.getInstance();
    String cachedValue = redisTemplate.opsForValue().get(id);
    if (StringUtil.isEmpty(cachedValue)) {
        Program program = programMapper.selectById(id);
        if (Objects.nonNull(program)) {
            redisTemplate.opsForValue().set(id,JSON.toJSONString(program));
            cachedValue = JSON.toJSONString(program);
        }
    }
    return cachedValue;
};

首先从redis中查看是否存在，如果不存在则从数据库中查询，接着将查询出的数据放在redis中，最后将数据返回

不少人就是直接这么用的，到这里先不急着往下看，我们可以先仔细想一想，这么写会不会存在问题？

潜在问题

这种写法，在小公司或者并发量不高的情况下没有什么问题，但是在海量的并发场景下就会存在很严重的问题！我们再好好分析这段代码

java 复制代码

public String getData(String id){
    RedisTemplate<String,String> redisTemplate = redisCache.getInstance();
    String cachedValue = redisTemplate.opsForValue().get(id);
    
    //有一种极大的可能性，就是大量的请求都集中在这里判断redis中都是不存在的

    if (StringUtil.isEmpty(cachedValue)) {

        //大量的请求很可能会执行到这里
        
        Program program = programMapper.selectById(id);
        if (Objects.nonNull(program)) {
            redisTemplate.opsForValue().set(id,JSON.toJSONString(program));
            cachedValue = JSON.toJSONString(program);
        }
    }
    return cachedValue;
};

因为都是并发的请求，当一瞬间大量的请求过来时，很有可能大量的请求都是在查询redis中的数据判断是不存在的，那么还是最终都去查询数据库了，虽然第一次请求从数据库中查询，然后放入到redis中，但其他的请求已经执行了redis判断的阶段，也已经去查询数据库了

也就是说这时加缓存完全没啥用了，最终导致的结果是虽然缓存中有数据，但还是大量的请求执行到了数据库层面，这就是常说的 缓存击穿！

缓存击穿

在微服务架构中，Redis等缓存系统被广泛用于提高系统的响应速度和减轻数据库的压力。通过将热点数据存储在缓存中，系统可以直接从缓存中获取数据，而无需每次都查询数据库，从而大大提高了系统的性能。然而，在使用缓存的过程中，也会遇到一些问题，其中之一就是缓存击穿问题。

什么是缓存击穿

缓存击穿是指当缓存中没有某个热点数据的缓存时（一种情况是缓存时间到期，另一种是大量请求集中在程序某一处判定为缓存不能存在），而此时恰好有大量的并发请求请求这个数据，这些请求都会直接打到数据库上，造成数据库短时间内承受大量请求而崩掉。

缓存击穿的原因

缓存失效：当缓存中的数据因为过期时间到达而被删除，而新的缓存数据还没有被加载进来时，如果此时有大量的请求到来，这些请求都会直接打到数据库上，造成缓存击穿。
缓存未命中：由于某些原因（如数据更新、缓存被误删等），缓存中不存在某个数据的缓存，当大量请求同时访问这个数据时，它们都会穿透缓存直接访问数据库。
对于第一次请求：当第一次请求时，会判断缓存中没有存在这个数据，请求就会直接落到数据库上，当瞬间有大量的请求时，很有可能都会判断缓存中没有数据，直接全都打到了数据库层面上（开头举例就是此情况）

缓存击穿的解决方案

设置热点数据永远不过期： 这是一种简单直接的解决方案，但是会导致缓存中的数据无法实时更新，可能引发数据不一致的问题
分布式锁： 当缓存失效时，不是立即去加载数据库数据，而是先使用分布式锁去获取加载数据的权限，当获取到权限后，再去加载数据到缓存。这样，在第一个请求去加载数据时，其他并发请求则需要等待，第一个请求将数据加载到缓存后，直接释放分布式锁，此时其他请求就能够从缓存中获取数据，而不需要再去查询数据库

解决方案的分析

第一种方案数据不过期肯定是不行的，就算只存放热点数据，但是也会随着数据量越来越大的情况下，redis的承受压力也会越来越大
第二种使用分布式锁让请求进行串行化，确实可以解决缓存击穿的问题，我们来写一段代码实现使用分布式锁的方案

使用分布式锁

java 复制代码

public String getDataV2(String id){
    RedisTemplate<String,String> redisTemplate = redisCache.getInstance();
    String cachedValue = redisTemplate.opsForValue().get(id);
    if (StringUtil.isEmpty(cachedValue)) {
        //分布式锁
        RLock lock = serviceLockTool.getLock(LockType.Reentrant, id);
        lock.lock();
        try {
            Program program = programMapper.selectById(id);
            if (Objects.nonNull(program)) {
                redisTemplate.opsForValue().set(id,JSON.toJSONString(program));
                cachedValue = JSON.toJSONString(program);
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    return cachedValue;
}

使用分布式锁的方式，就只能允许同一时刻只有一个请求来从数据库中查询数据，然后设置到缓存中，而其他的请求都要等待获得锁的请求执行完毕，这样大量的请求就不会同时到数据库层面

大家仔细想想，这段代码还存在着什么问题？有什么可以优化的地方吗？欢迎评论区交流！

🌸🌸🌸 完结撒花🌸🌸🌸

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